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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION I TITEL Klein und doch ganz groß Klimawächter als smarte Lösung für ein zuverlässiges Condition Monitoring Optimale Konfektionierung und intelligentes Condition Monitoring vermeiden Temperaturschäden im Schaltschrank. Wir stellen Ihnen eine Lösung vor, die genau das vermeidet. Lesen Sie, wie smarte Schaltschrankwächter das Klima im Blick behalten und dabei erstmals Zustandsdaten direkt in die IT-Welt kommunizieren. Für übermäßige Hitzeentwicklung in Schaltschränken gibt es viele Erklärungen. Gefahren durch falsch angeordnete Geräte oder ungünstige Belüftung können Konstrukteure oft im Vorfeld minimieren, doch bei externen Einflüssen und Geräteanomalien ist spezifisches Condition Monitoring gefragt. Wer Sensordaten über Ethernet im IIoT verarbeiten will, findet nun eine smarte Lösung in Turcks Schaltschrankwächter IM18-CCM. Klaus Ebinger ist Leiter des Produktmanagement Interfacetechnik bei der Turck GmbH & Co. KG in Mülheim Immer leistungsfähigere Geräte auf kleinerem Raum zeugen von technischem Fortschritt. Für den Schaltschrank bedeutet die kompakte Bauform moderner Geräte entweder ein geringeres Außenmaß, oder es passt eine höhere Anzahl elektronischer Komponenten in ihn hinein. Doch jede Innovation hat ihre Kehrseite. In diesem Fall für all jene, die bei fortschreitender Miniaturisierung der Technik mögliche Begleiteffekte wie die Wärmeentwicklung im Blick behalten müssen. Besonders in Schaltschränken können erhöhte oder unregelmäßige Temperaturverhältnisse zu Leistungsverlust oder gar dem Ausfall einzelner Geräte führen. Umso wichtiger werden neben der geeigneten Geräteanordnung smarte Lösungen für Condition Monitoring – wie der IM18-CCM, Turcks neustem Klimawächter und Türsteher im Kompaktformat, der die Zustandsüberwachung via Ethernet sogar in die IT-Welt bringt. Rücksicht nehmen auf elektronische „Sensibelchen“ Mit einer höheren Geräte- bzw. Energiedichte im Schaltschrank vermehrt sich unweigerlich auch die Verlustleistung. Gemeint ist der Teil des aufgenommenen Stroms, der nicht prozessrelevant abgegeben wird, sondern bei elektronischen Geräten in Form von Wärme. Sind die Komponenten eines Schaltschranks dann so angeordnet, dass sich Wärmenester bilden oder kaum kühle Luft strömen kann, entstehen gleich mehrere Risiken: Präzise Messgeräte werden ggf. ungenau, Komponenten haben eine geringere Lebensdauer oder fallen aus. Besonders hitzeanfällig sind komplexe Systeme wie Steuerungen. Die meisten SPSen haben eine maximale Betriebsumgebungstemperatur von 55 °C. Anomalien erkennen, bevor es zu spät ist Schon beim Bestücken eines Schaltschranks lassen sich wärmeinduzierte Risiken auf ein gewisses Maß reduzieren. Geräte in Blöcken von moderater Größe zusammenfassen, Luftbarrieren durch ungünstig verlegte Kabel oder Kabelkanäle vermeiden und wärmesensitive Komponenten möglichst weit unten einbauen – mit solchen Strategien schaffen Anwender gute Voraussetzungen. Trotz optimaler Topologie oder gar der Ventilation mithilfe von Klimaanlagen ist es aber sinnvoll, die klimatischen Verhältnisse im Schaltschrank permanent elektronisch zu überwachen. So bemerken Instandhalter frühzeitig Anomalien, um Whitepaper: Hotspots im Schaltschrank vermeiden Wie Sie mit fünf Strategien Gefahren minimieren und Energie bei der Belüftung oder Klimatisierung sparen: bit.ly/WhitepaperTurck

TITEL I INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION 01 Mithilfe von Zustandsdaten aus dem Schaltschrank lässt sich ein Geräteausfall vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen 02 02 Trotz seiner geringen Breite von nur 18 mm hat der Schaltschrankwächter bereits drei Sensoren an Bord – weitere externe Sensoren können über Modbus RTU oder CAN angeschlossen werden 03 Die Schaltschrankwächterserie IM-CCM bietet Condition-Monitoring-Lösungen für Endanwender und OEMs gleichermaßen 01 03 Fehlfunktionen zuvorzukommen – speziell, wenn Geräte in weiter entfernten Schaltkästen untergebracht sind. Das trifft zum Beispiel auf Außenbereiche zu, wo Witterung als externer Faktor hinzukommt. Drei-in-eins-Überwachung auf der Hutschiene Den Türstatus sollten Unternehmen übrigens nicht nur hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrollieren. Allen voran in sogenannten „Kritischen Infrastrukturen“ (KRITIS) wie der Strom- und Wasserversorgung müssen digitale Systeme zuverlässig und nachvollziehbar vor unbefugtem Zugriff geschützt werden. So sieht es das IT-Sicherheitsgesetz vor. Hier punkten Turcks CCM-Geräte mit ihren sicheren Kontrollfunktionen. Ohne großen Aufwand machen die Geräte jeden Schaltschrank fit für den Einsatz in Kritischen Infrastrukturen. Der nächste Schritt: Fabrikebene und IT-Welt verbinden Um die Zustandsüberwachung von Schaltschränken nicht nur vor Ort darstellen zu können, sondern die Daten auch in die IT- Der Schaltschrankwächter überträgt Messwerte via Ethernet in IT-Netzwerke, bei Bedarf sogar dezentral vorverarbeitet Raum für individuelle Applikationen Condition-Monitoring-Aufgaben sind so individuell wie die Softwarelösungen vieler Anlagenbauer oder Anwender. Daher erlaubt der IM18-CCM auf seiner offenen Linux-Plattform die Installation kundenspezifischer Anwendungen. Das gibt Programmierern die Möglichkeit, bestimmte Routinen in das Gerät einzuspeisen, damit es beispielsweise einen Taupunkt erkennt oder natürliche Temperaturanstiege zu Beginn der Sommermonate berücksichtigt. Ebenso will mancher Nutzer vielleicht seinen eigenen Cloud-Connector hochladen – die Visualisierung von Trends oder der Versand eines Alarms finden dann im übergeordneten System statt. Als einfach zu ergänzende Condition-Monitoring-Lösung hat Turck vor einigen Jahren die Schaltschrankwächter IM12-CCM und IMX12-CCM (mit Ex-Zulassung) ins Programm genommen. Die Kompaktgeräte werden auf der Hutschiene montiert und verfügen „on-board“ über drei Sensoren zum Überwachen von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und dem Türabstand. Über eine parametrierbare Grenzwertbildung sendet der IM(X)12 genau dann ein Signal, wenn definierte Werte über- bzw. unterschritten werden. Konkret hieße das etwa: Ein Gerät ist überhitzt, im Schaltschrank bildet sich Tau, oder die Tür wurde nicht ordnungsgemäß verschlossen. Der IM12- CCM besitzt einen internen Datenlogger mit Zeitstempel und speichert Daten bis zu zwei Jahren. So können Anwender schleichende Veränderungen auch über längere Zeiträume erkennen und die Ursache beheben. Über eine Schnittstelle lassen sich zwei Schaltschrankwächter im Master-Slave- Mode betreiben, um den Türschluss und andere Grenzwerte gleichzeitig an zwei Punkten im Schaltschrank zu überwachen. Der Master verarbeitet die Daten des Slaves und sendet ein Signal an die Steuerung. Schutz vor unbefugtem Zugriff Welt zu übertragen, geht Turck mit dem IM18-CCM nun den nächsten Schritt. Über seine Ethernet-Schnittstelle liefert das 18 mm schmale Gerät die Messwerte der Sensoren an übergeordnete Systeme. Dieser Weg führt theoretisch bis in die Cloud, die dem Wartungspersonal auch per mobilem Endgerät jederzeit Zugriff auf aktuelle Klimadaten ermöglicht. So verschwindet allmählich die Grenze zwischen operativer Ebene und IT-Infrastruktur. Erweiterte Möglichkeiten bieten sich aber nicht nur beim Daten-Output. Auch beim Einsammeln von Messwerten besteht größerer Spielraum. Via RS485 (Modbus RTU oder CAN) können am IM18-CCM zusätzlich zu den drei verbauten Sensoren externe Geräte wie z. B. Vibrationssensoren angebunden werden. Für ein ideales Temperaturbild eines Schaltschranks ließen sich z. B. auch mehrere Temperatursensoren effizient auf unterschiedliche Positionen verteilen, sodass keine weiteren Schaltschrankwächter erforderlich wären. Oftmals genügen schon die Daten dreier Sensoren, um selbst in großen Schränken einen akkuraten Gesamteindruck zu erhalten. Ausblick: Mehr Schnittstellen, mehr Speicherplatz Temperatur, Luftfeuchtigkeit, aber auch die Sicherheit von Schaltschränken sind Größen, die in jedem Anlagenkonzept eine wichtige Rolle spielen sollten. Mit dem richtigen Gerätelayout und geschickter Ventilation lässt sich die Basis für eine hohe Verfügbarkeit der elektronischen Komponenten schaffen. Begleitend stehen mit Schaltschrankwächtern kompakte Condition-Monitoring-Werkzeuge bereit, um allzeit über kritische Messwerte informiert zu sein. Turck hat mit dem IM18-CCM die Brücke ins IIoT geschlagen und zudem Freiraum für maßgeschneiderte Kundenlösungen berücksichtigt. Wer sich obendrein mehr Schnittstellenvielfalt wünscht, wird noch in diesem Jahr auf eine zweite Geräteversion zurückgreifen können. Diese bietet einen weiteren Ethernet-Eingang sowie Universal-I/Os, einen USB-Host und zusätzlichen Speicherplatz. Bilder: Hans Turck GmbH & Co. KG www.turck.com www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2021 27

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